TW201907618A - 偶極天線 - Google Patents

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Abstract

一種偶極天線，其應用於波長為λ之頻率，偶極天線包括一基板、一第一區及一第二區；基板呈扁平長方形，為絕緣材質，其具有一基板寬度W與一基板長度L，基板寬度W至少為2.5公厘，基板寬度W、基板長度L與波長λ符合下列公式：L/W=λ(±10%)；第一區與第二區為導電材質，第一區設置於基板且偏置於基板之一側，第二區設置於基板且偏置於基板之另一側，第一區的部分與第二區的部分鄰近設置形成一相鄰區，使得第一區與第二區產生耦合。

Description

偶極天線
本發明係有關於一種偶極天線，尤指一種印刷式極細偶極天線。
隨著科技的進步，手持式電子裝置已經成為人們生活上的不可缺少的配備，為了因應手持式電子裝置的大量使用，多種不同尺寸或型態的天線已經開發出來，以應用在各種尺寸日益輕巧的手持式電子裝置中(例如：行動電話、筆記型電腦等等)或無線傳輸裝置(例如：無線分享器、無線網路卡等等)中。舉例來說，結構輕巧、傳輸效能良好且可輕易地被設置在手持式電子裝置內壁之平面倒F形天線(Planar Inverse-F Antenna，PIFA)、單極天線(Monopole Antenna)或耦極天線(Dipole Antenna)已被廣泛地應用在各種手持式電子裝置中。
然而，習知偶極天線卻有著許多令人垢病的缺點。例如，習知偶極天線寬度寬，佔空間，因此不適於日漸小型化之電子裝置。
據此，如何能有一種寬度極窄之『偶極天線』，是相關技術領域人士亟待解決之課題。
於一實施例中，本發明提出一種偶極天線，其應用於波長為λ之頻率，偶極天線包括： 一基板，呈扁平長方形，為絕緣材質，其具有一基板寬度W與一基板長度L，基板寬度W至少為2.5公厘，基板寬度W、基板長度L與波長λ符合下列公式：L/W=λ(±10%)；一第一區，設置於基板且偏置於基板之一側，為導電材質；以及一第二區，設置於基板且偏置於基板之另一側，為導電材質，第一區的部分與第二區的部分鄰近設置形成一相鄰區，使得該第一區與該第二區產生耦合，且該相鄰區之間具有一間距G。
1、1A、1B‧‧‧偶極天線
10、10A、10B‧‧‧基板
20、20A、20B‧‧‧第一區
30、30A、30B‧‧‧第二區
21‧‧‧第一延伸區
31‧‧‧第二延伸區
40‧‧‧信號線
41‧‧‧焊接段
411、412‧‧‧二端
50‧‧‧相鄰區
F1‧‧‧第一方向
F2‧‧‧第二方向
G、GA、GB‧‧‧間距
L、LB‧‧‧基板長度
L1‧‧‧第一長度
L2‧‧‧第二長度
W、WB‧‧‧基板寬度
W1‧‧‧第一寬度
W2‧‧‧第二寬度
圖1為本發明之一實施例之結構示意圖。
圖2為圖1實施例不具有相鄰區之放大結構示意圖。
圖3為本發明另一實施例之結構示意圖。
圖4為圖1實施例之天線反射損耗表。
圖5為圖1實施例之天線輻射效率圖。
圖6為圖3實施例之天線反射損耗表。
圖7為圖3實施例之天線輻射效率圖。
請參閱圖1所示實施例，本發明提供之一種偶極天線1，其應用於波長為λ之頻率，偶極天線1包括一基板10，於基板10上設有一第一區20及一第二區30，基板10為絕緣材質，第一區20及第二區30為導電材質。第一區20及第二區30可以印刷方式成型於基板10表面。
基板10呈扁平長方形，其具有一基板寬度W與一基板長度 L，基板長度L之長度方向平行第一方向F1，基板寬度W至少為2.5公厘，基板寬度W、基板長度L與波長λ符合下列公式：L/W=λ(±10%)
於本實施例中，第一區20呈長條形，其具有一第一長度L1與一第一寬度W1，第一區20係以第一長度L1之長度方向平行於基板長度L之長度方向(亦即第一方向F1)設置於基板10偏置於基板10之一側，以及，第二區30呈長條形，其具有一第二長度L2與一第二寬度W2，第二區30係以第二長度L2之長度方向平行於基板長度L之長度方向(亦即第一方向F1)設置於基板10且偏置於基板10之另一側。第一區20的部分與第二區30的部分平行於基板長度L之長度方向(亦即第一方向F1)之相鄰側邊係交錯設置並形成一相鄰區50，使得第一區20與第二區30產生耦合，且位於相鄰區50的第一區20的部分與第二區30的部分之間具有一間距G，間距G與寬度W符合下列公式：G≦0.25W
其次，第一區20焊接於一信號線40之焊接段41之一端411，焊接段41之另一端412焊接於第二區30，且焊接段41跨設於間距G上，亦即焊接段41跨設於相鄰區50。信號線40焊接於第二區30之一端連接於一信號模組(圖中未示出，例如，射頻(RF)信號模組)。
於本實施例中，第一區20與第二區30於其長度方向具有相鄰區50，使得信號線40之焊接段41可以一垂直第一方向F1之一第二方向F2跨設於間距G上且其相對二端411、412可分別焊接於第一區20及第二區30。
相鄰區50之另一作用在於可作為調整天線阻抗之匹配，然而，相鄰區50之涵蓋範圍並無一定，相鄰區50並非必須，焊接段41之焊接形式也不限圖1所示，例如，請參閱圖2所示實施例，於偶極天線1A之基板10A設有一第一區20A與第二區30A，本實施例之偶極天線1A與圖1之偶極天線1之差異在於本實施例之第一區20A與第二區30A端部相切，因此不具有圖1所示之相鄰區50，於此情況下，只要將信號線40之焊接段41傾斜跨設於間距GA上，其二端411、412分別焊接於第一區20與第二區30。
請參閱圖1所示，於基板10之長度方向(亦即第一方向F1)之兩端分別設有一第一延伸區21與一第二延伸區31，第一延伸區21與第二延伸區31皆為導電材質，第一延伸區21與第一區20相連接，第二延伸區31與第二區30相連接。第一延伸區21與第二延伸區31之目的在於延伸第一區20與第二區30之長度。視實際應用情況而定，可省略第一延伸區21與第二延伸區31。
請參閱圖3所示實施例，偶極天線1B應用於波長為λB之頻率，其包括一基板10B，於基板10B上設有一第一區20B及一第二區30B。基板10B呈扁平長方形，其具有一基板寬度WB與一基板長度LB，同樣地，基板寬度WB、基板長度LB與波長λB符合下列公式：LB/WB=λB(±10%)
於本實施例中，第一區20B、第二區30B呈長條形，第一區20B與第二區30B平行於基板長度L之長度方向之相鄰側邊之間具有一間距GB，間距GB與寬度WB符合下列公式：GB≦0.25WB
信號線40之焊接段41跨設於間距GB上且其相對二端411、412分別焊接於第一區20及第二區30。本實施例之第一區20B、第二區30B亦可採用圖2所示之第一區20A與第二區30A端部相切之形式。
請參閱圖1所示，說明本發明之工作原理。本發明之天線訊號饋入方式是直接以信號線40之焊接段41之一端411焊接在第一區20作為饋入訊號端，而信號線40之焊接段41之另一端412焊接在第二區30作為饋入訊號接地端。焊接段41跨設於間距G之部分則作為饋入訊號端及饋入訊號接地端之中間隔離層。
就圖1實施例而言，當應用頻率為2450MHz，其波長λ為12.2公分，套用公式L/W=λ(±10%)，因此可設計出基板長度L為46公厘，基板寬度W為3.5公厘，圖1為依循上述尺寸等比例放大圖。
請參閱圖4及圖5所示，其分別顯示圖1實施例之偶極天線1確可達到預期之效果。
就圖3實施例而言，當應用頻率為5000MHz，其波長λB為6.0公分，套用公式LB/WB=λB(±10%)，因此可設計出基板長度LB為20公厘，基板寬度WB為3.6公厘，圖3為依循上述尺寸等比例放大圖。
請參閱圖6及圖7所示，其分別顯示圖3實施例之偶極天線1確可達到預期之效果。
無論圖1或圖3實施例，所設計出之基板寬度皆較習知偶極天線(意指應用於相同頻率之習知偶極天線)縮小了約50%以上。如上所述，於設計基板尺寸時，基板寬度可降低為至少2.5公厘，換 言之，上述基板寬度為3.5或3.6公厘可依實際需要再減小。
綜上所述，本發明所提供之偶極天線，藉由其極窄之寬度設計對應搭配一長度，使應用於所需之頻率。是一種可容易調整頻帶設計而達到系統應用之印刷式極細偶極天線，其寬度比習知偶極天線縮小了約50%以上，不僅可節省印刷式天線材料成本，且即使寬度大幅縮短，卻不會影響偶極天線的特性。可在現今有限空間之多天線系統，取得更佳與更多的優勢應用。
本發明之印刷式極細偶極天線適用於無線傳輸裝置產品中，並可依產品的需求做輕易的調整與修正以達到適合的應用。
本發明為具獨立地設計之天線，不需要有如一般天線需另外的下地端。另外，本發明可以置放在系統中任意位置，並不受限於必須接到系統地之限制。
本發明之印刷式極細偶極天線設計，其天線直接在電路板上印刷天線，免除立體式天線所需負擔的模具成本支出及組裝成本及立體天線易變形之風險。
本發明可操作在獨立地並壁掛於系統之多選擇性優勢，具備容易調整之機制，可方便做不同系統之多元應用。以符合現今電子產業低毛利之成本節省並應用在各種環境之無線網路裝置中，另外，可輕易應用在不同之產品應用。
惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本發明之特點及功效，而非用於限定本發明之可實施範疇，於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下，任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

Claims (7)

  1. 一種偶極天線，其應用頻率為F，該頻率F之波長為λ，該偶極天線包括：一基板，呈扁平長方形，為絕緣材質，其具有一基板寬度W與一基板長度L，該基板寬度W至少為2.5公厘，該基板寬度W、該基板長度L與該波長λ符合下列公式：L/W=λ(±10%)；一第一區，設置於該基板且偏置於該基板之一側，為導電材質；一第二區，設置於該基板且偏置於該基板之另一側，為導電材質；以及該第一區的部分與該第二區的部分鄰近設置形成一相鄰區，可以使得該第一區與該第二區產生耦合。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之偶極天線，其中該第一區與該第二區平行於該基板長度L之長度方向之相鄰側邊之間具有一間距G，該間距G與該寬度W符合下列公式：G≦0.25W。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之偶極天線，其中該第一區呈長條形，其具有一第一長度與一第一寬度，該第一區係以該第一長度之長度方向平行於該基板長度之長度方向設置於該基板，該，以及，該第二區呈長條形，其具有一第二長度與一第二寬度，該第二區係以該第二長度之長度方向平行於該基板長度之長度方向設置於該基板。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之偶極天線，其中該基板之長度方 向之兩端分別設有一第一延伸區與一第二延伸區，該第一延伸區與該第二延伸區皆為導電材質，該第一延伸區與該第一區相連接，該第二延伸區與該第二區相連接。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之偶極天線，其中該第一區焊接於一信號線之焊接段之一端，該焊接段之另一端焊接於該第二區，且該焊接段跨設於該間距G上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之偶極天線，其中該信號線焊接於該第二區之一端連接於一信號模組。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之偶極天線，其中該焊接段跨設於該相鄰區。
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